蛋氨酸CO2酸化半间歇反应结晶动力学研究

针对海因法合成蛋氨酸工艺，利用间歇动态法、以蛋氨酸钾为原料研究了CO₂酸化条件下蛋氨酸的反应结晶过程，建立结晶动力学模型。通过矩量变化法求解粒数衡算方程，利用最小二乘法对数据多元线性回归得到结晶动力学参数。结果表明：晶体生长类型为粒度无关生长，晶体生长活化能为21.01 kJ·mol^-1,成核与生长速率方程中过饱和度的指数分别为0.62和1.52,晶体聚结对结晶过程的影响不可忽略。气体表观速率、搅拌速率对晶体成核与聚结均有明显影响。高过饱和度与高搅拌转速不利于晶体平均粒径的增加。     

Na_2CrO_4-NaOH-H_2O体系中Na_2CrO_4真空蒸发结晶动力学研究

在液相氧化法铬盐清洁生产工艺中,中间产品铬酸钠的结晶相分离为重要的组成部分,采用真空蒸发结晶的方法可从Na2CrO4-NaOH-H2O体系中分离得到铬酸钠晶体。文中研究了Na2CrO4在NaOH溶液中晶体成核与生长动力学规律。采用间歇动态法中的矩量变换法建立了结晶过程的动力学模型,用最小二乘法对动力学实验数据进行多元线性回归,得到了动力学参数,并验证了动力学模型的可靠性。结果表明:在粒度大于50μm的范围内,铬酸钠晶体的生长符合粒度无关生长模型;晶浆的悬浮密度、搅拌强度和过饱和度对成核速率均有显著影响;溶液过饱和度对成核速率的影响大于对生长速率的影响。结晶动力学的研究为液相氧化法铬盐清洁生产工艺中铬酸钠和氢氧化钠的分离工艺优化提供了理论基础。     

氯氧化铋反应结晶动力学研究

在铋盐水解制备氯氧化铋的反应结晶过程中,控制氯氧化铋晶体成核和生长速率可影响氯氧化铋晶体的形貌、粒径和分散性。为此,选用间歇动态法研究了氯氧化铋晶体成核与生长动力学,采用矩量变换法建立了结晶过程动力学模型,并用最小二乘法对实验数据进行多元线性回归,获取了动力学模型参数。研究结果表明：当氯氧化铋晶体粒度≥3 μm时,其晶体生长速率符合粒度无关生长模型;晶浆悬浮密度和过饱和度对成核速率均有显著影响;溶液过饱和度对成核速率的影响较生长速率的影响更为显著。     

KNO3-H2O溶液间歇结晶动力学

基于ΔL定律推导了晶体线性生长速率的数学表达式,利用已建立的溶液间歇结晶动力学实验研究手段实现了溶液透光率和浓度的在线测量.利用经验模型关联线性生长速率和相对过饱和度求取了生长动力学参数,并与文献值进行了比较.结果发现：对于自发成核结晶过程,综合动态透光率、过饱和度和经验模型可对成核和生长阶段进行定性识别.     

氯化铵结晶过程实验研究

在混合悬浮结晶器中研究了氯化铵结晶热力学和动力学特性。以硝酸锰为添加剂,配制了质量分数为0.23%的硝酸锰水溶液,测定了氯化铵在该溶液中的溶解度及超溶解度。研究了硝酸锰对氯化铵晶体粒度分布的影响,得到了晶体变异系数。考察了过饱和度对氯化铵结晶线性生长速率和成核速率的影响,得到了成核-生长动力学方程。结果表明：介稳区宽度随温度升高而减小;添加晶种,介稳区宽度变窄。随硝酸锰溶液浓度增大,晶体变异系数逐渐降低并趋于平缓。当硝酸锰的质量分数逐渐增大到0.307%时,晶体变异系数几乎不再降低。线性生长速率和成核速率随溶液过饱和度的增大而增加,得到的动力学方程与实验数据吻合较好,有一定的工业参考价值。     

KNO3-H2O溶液间歇结晶动力学

基于ΔL定律推导了晶体线性生长速率的数学表达式，利用已建立的溶液间歇结晶动力学实验研究手段实现了溶液透光率和浓度的在线测量.利用经验模型关联线性生长速率和相对过饱和度求取了生长动力学参数，并与文献值进行了比较.结果发现：对于自发成核结晶过程，综合动态透光率、过饱和度和经验模型可对成核和生长阶段进行定性识别.     

(NH4)2SO4对氨水法捕集水泥厂CO2影响的试验研究

水泥厂CO2排放浓度高达30%,是CO2第二大排放源,由于水泥厂普遍没有安装脱硫装置,利用氨水法脱除水泥厂CO2必然会生成硫酸铵,本文研究硫酸铵对氨水法吸收CO2的影响规律,并探讨影响机理。吸收试验结果表明,当硫酸铵浓度增加到1 mol/L以上,硫酸铵的存在对CO2吸收有抑制作用,会降低CO2的脱除效率;解吸试验结果表明,硫酸铵促进了CO2的释放速度,当硫酸铵浓度累计达到2 mol/L时,CO2最大解吸浓度可以提高5.6%。     

初始过饱和度对谷氨酸结晶的影响研究

以谷氨酸一钠(MSG)水溶液模拟发酵液,采用pH-shift模式研究溶液初始过饱和度对谷氨酸结晶的影响。结果表明:过饱和度同时影响谷氨酸结晶的晶习和粒度分布。当过饱和度S≤7.15时,谷氨酸主要以α型晶习析出,粒径呈对数对称分布。随着过饱和度增大,β型结晶比例增大,中位径趋小且粒度分布范围变宽。当S≥14.17以后,晶体全部是β型晶习,晶体粒度分布分散且无规律。根据经典成核理论计算了不同过饱和度/MSG浓度时两种谷氨酸晶习的成核速率,证明两种晶习的成核速率均随过饱和度增加而加快,相同过饱和度时α型晶习成核速率大于β型,而相同MSG浓度时β型成核速率大于α型。研究认为,结晶成核速率随过饱和度增大而加快是影响谷氨酸结晶粒度分布的主要原因,而晶体晶习主要取决于α、β型两种晶核的竞争性成核速率的差值。基于已有研究报道及实验结果,提出了α和β型谷氨酸晶体的C-pH相图模型,解释了过饱和度影响谷氨酸结晶晶习的规律。     

NaFexCry(SO4)2(OH)6的合成及电化学性能研究

随着国内外能源的过度消耗和环境污染，寻求高效、清洁、可持续的能源已成为当前的首要任务。关于易合成的黄钠铁矾在析氧反应(OER)方面的研究较少。因此，通过水热法合成了4种不同铁铬物质的量比的铬掺杂黄钠铁矾[Na Fe_x Cr_y(SO₄)₂(OH)₆]催化材料。利用SEM、XRD、Raman和电化学方法对其结构和性能进行表征。结果表明，Cr³⁺成功地掺入到黄钠铁矾晶格中，随着Cr³⁺掺杂量的增加，黄钠铁矾颗粒尺寸逐渐减小；在1 mol/L KOH的电解液中，n(Fe³⁺)/n(Cr³⁺)为1∶1的样品的OER催化性能最佳；当电流密度为10 m A/cm²时，其过电位为370 m V，塔菲尔斜率为92.99 mV/dec，电化学双层电容(C_dl)为10.94 mF/cm²。     

硝酸钾结晶生长特性的研究

利用5LMSMPR结晶器,通过改变停留时间、过饱和度和搅拌速度等因素,对硝酸钾结晶的粒度分布、平均粒径、主粒径、成核及生长速率等动力学特性进行了研究,并在结晶温度25℃、过饱和度2℃、搅拌速度400r/min和停留时间10～50min条件下,建立了硝酸钾晶体生长动力学模型:B°=6.19×1022G2.02。研究结果表明:当停留时间大于30min、搅拌速度为400r/min时,晶体的平均粒径和主粒径较大;过饱和度的减小也会使晶体粒径增大,但其影响较小。     

基于二苯并-18-冠-6基体改性的K+选择性离子交换膜的制备及性能研究

基于18-冠-6醚环腔体可与K⁺形成1∶1型稳定的络合物,通过掺杂的方式将4,4'-二氨基-二苯并-18-冠-6（A18C6）引入离子交换膜基材料中并成膜,然后利用1,3,5-苯三甲酰氯（TMC）对A18C6分子进行交联固定,制得一系列改性阳离子交换膜。通过改变A18C6的含量和TMC的反应时间来调控阳离子交换膜的基体结构,系统考察了改性膜在K⁺/Mg²⁺、K⁺/Na⁺ 和K⁺/Li⁺的二元体系中对K⁺的电渗析选择性。研究结果表明,在电流密度为5.0 mA·cm^-2的条件下,最优膜M-A18C6-10%-T30在K⁺/Mg²⁺和K⁺/Li⁺体系中对K⁺的选择性（P_{\mathrm{M}{\mathrm{g}}^{\mathrm{2}+}}^{{\mathrm{K}}^{+}}=\mathrm{6.96},P_{\mathrm{L}{\mathrm{i}}^{+}}^{{\mathrm{K}}^{+}}=\mathrm{3.73}）高于商业的单价选择性阳离子交换膜CIMS（P_{\mathrm{M}{\mathrm{g}}^{\mathrm{2}+}}^{{\mathrm{K}}^{+}}=\mathrm{5.36}）。A18C6的掺杂引入不仅提高了膜基体的致密性（孔径筛分效应）,也为K⁺在膜基体中的传输提供了新的离子传输通道（离子-偶极作用）。     

Intrinsic kinetics and external diffusion of catalytic steam gasification of fine coal char particles under pressurized and fluidized conditions

Catalytic steam gasification of fine coal char particles was carried out using a self-made laboratory reactor to determine the intrinsic kinetics and external diffusion under varying pressures (0.1-0.5 MPa) and superficial gas flow velocities (GF Vs) of 13.8- 68.8 cm· s^-1. In order to estimate the in-situ gas release rate at a low GFV, the transported effect of effluent gas on the temporal gasification rate pattern was simulated by the Fluent computation and verified experimentally. The external mass transfer coefficients(kmam) and the effectiveness factors were determined at lower GF Vs, based on the intrinsic gasification rate obtained at a high GFV of 55.0 cm·s^-1. The kmamwas found to be almost invariable in a wider carbon conversion of 0.2-0.7. The variations of kmam at a median carbon conversion with GFV, temperature and pressure were found to follow a modified Chilton-Colburn correlation:Sh=0.311Re^2.83Sc1/3(P/P0)^-2.07 (0.04相似文献   

298.2 K四元体系Li+， K+， NH4+ // Cl——H2O相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了298.2 K三元体系Li⁺,\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+} // Cl^--H₂O和四元体系Li⁺,K⁺,\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+} // Cl^--H₂O的相平衡。采用湿渣法和XRD测定了三元体系共饱点处平衡固相组成,发现固溶体(NH₄Cl) _x (LiCl·H₂O)_1-x 形成;采用XRD和SEM测定了四元体系共饱点处平衡固相组成,发现固溶体(NH₄Cl) _x (LiCl·H₂O)_1-x 、(NH₄Cl) _x (KCl)_1-x 和 （KCl) _x (NH₄Cl)_1-x 形成。研究发现：298.2 K下,三元体系相图由2个共饱点、3条单变量曲线和3个结晶相区组成,结晶区面积按照NH₄Cl > (NH₄Cl) _x (LiCl·H₂O)_1-x > LiCl·H₂O顺序依次减小;四元体系相图包含3个共饱点、8条单变量曲线和6个结晶相区,结晶区面积按 (KCl) _x (NH₄Cl)_1-x > NH₄Cl > KCl > (NH₄Cl) _x (KCl)_1-x > (NH₄Cl) _x （LiCl·H₂O)_1-x > LiCl·H₂O顺序依次减小。结果表明：298.2 K时,在氯化物体系中,锂铵和钾铵均可形成固溶体,且钾铵比锂铵更容易形成固溶体而大量析出,增加了锂钾铵氯化物的分离难度。     

高稳定双金属MOF材料用于低浓度乙烷的高效分离

针对乙烷/乙烯分离过程中，缺乏高效稳定的乙烷选择吸附剂，采用溶剂热法合成了一种具有高稳定性的双金属微孔MOF材料MUV-10(Mn)，通过吸附分离的方式，实现了乙烯中低浓度乙烷的高效分离。采用XRD、SEM、TGA、比表面分析等表征手段对所制备材料的结构及形貌进行了确认和分析，详细测试了MUV-10(Mn)对乙烷和乙烯单组分气体的吸附性能，并进行了选择性和吸附热的计算。结果表明，MUV-10(Mn)在室温下的乙烷吸附量高于乙烯对于乙烷/乙烯混合气的选择性为1.42，且具有高的酸、碱和水蒸气稳定性。混合气体穿透实验表明，MUV-10(Mn)能够高效去除乙烯中的低浓度乙烷，得到高纯乙烯气体，在乙烯提纯方面显示出良好的应用前景。     

Stable mixed metal-organic framework for efficient C2H6/C2H4 separation

In view of lacking efficient ethane-selective adsorbent for ethane/ethylene separation, a highly stable microporous mixed metal-organic framework, termed as MUV-10(Mn), was synthesized by the solvothermal method and it could efficiently separate C₂H₆/C₂H₄ mixture. The structure and morphology of synthesized material was confirmed by XRD, SEM, TGA and BET, etc. Selectivity and corresponding adsorption heat of C₂H₆ and C₂H₄ were calculated based on single component adsorption results measured in details. The results show that MUV-10(Mn) features C₂H₆/C₂H₄ selectivity about 1.42 and can absorb more C₂H₆ than C₂H₄ at room temperature. And it has high acid, alkali and water vapor stability. Addtionally, dynamic breakthrough experiment showed MUV-10(Mn) could extracted low concentration of C₂H₆ from C₂H₆/C₂H₄ mixture (V_{{\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{6}}}\text{?}/\text{?}{V}_{{\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}=1∶9 and 1∶15) to collect C₂H₄ gas with high purity, which indicates the promising future of MUV-10(Mn) in C₂H₄ purification.     

298.2 K四元体系Li+， K+， NH4+ // Cl——H2O相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了298.2 K三元体系Li⁺,\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+} // Cl^--H₂O和四元体系Li⁺,K⁺,\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+} // Cl^--H₂O的相平衡。采用湿渣法和XRD测定了三元体系共饱点处平衡固相组成,发现固溶体(NH₄Cl) _x (LiCl·H₂O)_1-x 形成;采用XRD和SEM测定了四元体系共饱点处平衡固相组成,发现固溶体(NH₄Cl) _x (LiCl·H₂O)_1-x 、(NH₄Cl) _x (KCl)_1-x 和 （KCl) _x (NH₄Cl)_1-x 形成。研究发现：298.2 K下,三元体系相图由2个共饱点、3条单变量曲线和3个结晶相区组成,结晶区面积按照NH₄Cl > (NH₄Cl) _x (LiCl·H₂O)_1-x > LiCl·H₂O顺序依次减小;四元体系相图包含3个共饱点、8条单变量曲线和6个结晶相区,结晶区面积按 (KCl) _x (NH₄Cl)_1-x > NH₄Cl > KCl > (NH₄Cl) _x (KCl)_1-x > (NH₄Cl) _x （LiCl·H₂O)_1-x > LiCl·H₂O顺序依次减小。结果表明：298.2 K时,在氯化物体系中,锂铵和钾铵均可形成固溶体,且钾铵比锂铵更容易形成固溶体而大量析出,增加了锂钾铵氯化物的分离难度。     

混合润湿性图案化铜基表面冷凝换热性能研究

采用聚四氟乙烯纳米颗粒涂料在50 mm×100 mm铜基表面构造超疏水表面以及条纹图案混合润湿性表面。为探究条纹倾角对冷凝换热的影响,条纹与铜板宽度方向分别成90°与60°的混合润湿性表面被应用于实验中。实验结果表明,超疏水表面传热系数h_{\mathrm{d}\mathrm{w}\mathrm{c}}与混合润湿性表面冷凝传热系数h_{\mathrm{h}\mathrm{y}\mathrm{b}\mathrm{r}\mathrm{i}\mathrm{d}}随换热温差\mathrm{\Delta }{T}_{\mathrm{s}\mathrm{u}\mathrm{b}}增大而增大。同时,h_{\mathrm{d}\mathrm{w}\mathrm{c}}和h_{\mathrm{h}\mathrm{y}\mathrm{b}\mathrm{r}\mathrm{i}\mathrm{d}}与冷凝液的脱落频率存在强相关关系,脱落频率越高,h_{\mathrm{d}\mathrm{w}\mathrm{c}}、h_{\mathrm{h}\mathrm{y}\mathrm{b}\mathrm{r}\mathrm{i}\mathrm{d}}越大。超疏水表面冷凝液脱落频率低,h_{\mathrm{d}\mathrm{w}\mathrm{c}}在0~20 K的换热温差范围内始终低于膜状凝结。混合润湿性表面能有效强化超疏水表面的冷凝换热,条纹倾角为60°的表面在\mathrm{\Delta }{T}_{\mathrm{s}\mathrm{u}\mathrm{b}}为11.3 K时测得最高传热系数16.64 \text{?}\mathrm{k}\mathrm{W}/({\mathrm{m}}^{\mathrm{2}}?\mathrm{K}),是超疏水表面传热系数的2.14倍;而条纹倾角为90°的表面在\mathrm{\Delta }{T}_{\mathrm{s}\mathrm{u}\mathrm{b}}为13.8 K时测得最高冷凝传热系数13.63 \mathrm{k}\mathrm{W}/({\mathrm{m}}^{\mathrm{2}}?\mathrm{K}),是超疏水表面传热系数的1.68倍。     

Feammox系统内氮素转化途径的研究

铁氨氧化（anaerobic ammonium oxidation coupled to Fe(Ⅲ) reduction，Feammox）是指在厌氧条件下，氨氮氧化耦合三价铁还原的一种新型污水生物脱氮工艺。为确定Feammox反应系统中存在的氮转化的途径，在厌氧条件下接种普通活性污泥驯化培养Feammox，探究了不同途径对氨氮转化的贡献率并进行了相关性分析。研究结果表明：在厌氧间歇反应器ASBR中，经过120 d的富集培养，\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}-\mathrm{N}最大去除率达53.8%，最大去除量约26.9 mg/L，其中Feammox反应途径对\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}-\mathrm{N}去除的贡献率为57.7%，厌氧氨氧化(Anammox)约占42.3%。在典型周期分析发现，在0~7 h内对\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}-\mathrm{N}去除量为14.74 mg/L，Anammox反应速率较快，起主导作用；7~24 h 对\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}-\mathrm{N}去除量为12.16 mg/L，以Feammox反应为主；在整个运行周期内铁盐反硝化（nitrate-dependent Fe(Ⅱ) oxidizing，NDFO）去除\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}-\mathrm{N}约5 mg/L。由相关性分析可得，\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}-\mathrm{N}浓度与Fe(Ⅲ)、\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}^{-}-\mathrm{N}浓度呈显著性正相关（P_Fe<0.05、P_{\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}}<0.01），而\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}-\mathrm{N}与Fe(Ⅲ)呈负相关（P<0.5）。实验结果表明在Feammox、Anammox以及NDFO共同作用下，该系统实现了污水自养型脱氮。     

构建Bi2O2CO3/g-C3N4异质结光催化完全氧化苯甲醇至苯甲醛

在保证选择性的前提下高效光催化氧化苯甲醇为苯甲醛仍然是当下面临的一个巨大挑战。g-C₃N₄的价带位置适中,具有温和的氧化能力,已被开发用来光催化氧化苯甲醇以保证反应的选择性,但由于其电子空穴复合率高导致反应的转化率难以提升。由于Bi₂O₂CO₃的超薄片层结构不仅可以增加催化剂的比表面积形成更多的活性中心,同时可以形成局部电场,更有效地分离光生电子-空穴对,因此通过构建Bi₂O₂CO₃/g-C₃N₄异质结来加快光生载流子分离进而提升反应速率。其中最优的催化剂可以在反应9 h后使苯甲醇完全氧化为苯甲醛,降低了分离成本。     

锂辉石-氧化钙烧结法提锂的物相重构与动力学

对锂辉石-氧化钙烧结过程进行热力学分析，绘制了各反应Gibbs自由能与温度的关系图。结果表明，Al₂O₃会优先和Na₂O、Li₂O、K₂O反应，然后与CaO反应生成CaO·Al₂O₃，而且烧结温度需高于1060℃以保证LiAlSi₂O₆能够完成晶形转变。并探讨了锂辉石-氧化钙烧结法提锂的反应机理。考察了不同烧结条件对锂浸出率的影响并对熟料进行X射线衍射（XRD）分析表征。实验结果表明，在配料比为1∶1.25、烧结温度1150℃、烧结时间60min时，锂的浸出率达到92.14%，熟料中的主要物相为Ca₂SiO₄与LiAlO₂。利用XRD和扫描电镜-能谱联用仪（SEM-EDS）对熟料与浸出渣的物相、显微形貌及元素分布情况进行了分析表征。为了确定烧结反应的控制性步骤，在最优烧结条件的基础上对烧结过程进行动力学分析，结果表明，锂辉石-氧化钙烧结体系属于球形颗粒三维界面化学反应控制，烧结过程的动力学拟合方程为\mathrm{1}-{(\mathrm{1}-x)}^{\mathrm{1}/\mathrm{3}}=\mathrm{0.00677}t。